CN113708799A - 一种电力线载波装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电力线载波装置，包括：总线模块、高通滤波器、电力线载波通讯数字处理模块、低通滤波器、电力转换模块；总线模块输出总线信号，总线信号包括载波信号和电力信号；高通滤波器用于接收总线信号，总线信号分离出载波信号，将载波信号发送到电力线载波通讯数字处理模块；电力线载波通讯数字处理模块用于将载波信号转换为控制信号，将控制信号发送给电力转换模块；低通滤波器接收总线信号，将总线信号分离出电力信号，将电力信号发送到电力转换模块；电力转换模块接收控制信号，转换成第一直流信号，接收电力信号，转换成第二直流信号。可以减少负载过大产生的控制信号衰减，提高电力线载波设备的通讯效率，降低成本。

Description

一种电力线载波装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种电力线载波装置。

背景技术

电力线载波设备所带负载的大小对电力线上的载波信号会产生影响，即电力线载波设备耗电会造成电力线上的载波信号衰减。电力线载波通信在运行使用中会产生大量的信号衰减，影响因素之一就是电力线上的负载，会导致电力线控制信号衰减，且电力线设备负载越大，电力线控制信号的衰减就会越大。

载波电力线上的设备负载耗电对控制信号的影响，导致电力线载波设备常常出现信号弱、通讯功能下降等情况，这会造成通讯错误，导致电力线载波设备的通讯效率低下，并且很容易造成设备失控，系统的运行维护成本骤增。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电力线载波装置，可以减少负载过大产生的控制信号衰减，提高电力线载波设备的通讯效率，增加控制实时性，降低成本。

第一方面，提供了一种电力线载波装置，所述装置包括：

总线模块，用于输出总线信号，所述总线信号包括载波信号和电力信号；

高通滤波器，与所述总线模块连接，用于接收所述总线信号，并将所述总线信号分离出所述载波信号，将所述载波信号发送到所述电力线载波通讯数字处理模块；

电力线载波通讯数字处理模块，与所述高通滤波器连接，用于接收发自所述高通滤波器的载波信号，将所述载波信号转换为控制信号，将所述控制信号发送给所述电力转换模块；

低通滤波器，与所述总线模块连接，用于接收所述总线信号，并将所述总线信号分离出所述电力信号，将所述电力信号发送到所述电力转换模块；

电力转换模块，分别与所述电力线载波通讯数字处理模块、所述低通滤波器和负载连接，用于接收所述电力线载波通讯数字处理模块的控制信号，还用于接收所述低通滤波器的电力信号，将电力信号转换成第一直流信号发送给负载，将电力信号转换成第二直流信号发送给所述电力线载波通讯数字处理模块。

在上述实现过程中，总线模块产生总线信号，经过高通滤波器的滤波作用得到载波信号，经过低通滤波器的滤波作用得到电力信号，高通滤波器的载波信号传输到电力线载波通讯数字处理模块，经过电力线载波通讯数字处理模块转换为控制信号后发送给电力转换模块，电力转换模块将控制信号转换为第一直流信号后发送给负载，低通滤波器的电力信号发送给电力转换模块，经过转换后生成第二直流信号发送给电力线载波通讯数字处理模块，通过低通滤波器和电力转换模块的电力信号转换为第二直流信号给电力线载波通讯数字处理模块供电，避免总线上的载波信号分流到电力转换模块被作为负载电力消耗，使得设备因负载过大而造成信号衰减，在提高了通讯效率的同时，增加控制实时性，降低运行和维护成本。

进一步地，所述总线模块包括：

载波信号电路，用于产生载波信号；

电力信号电路，用于产生电力信号。

在上述实现过程中，总线模块用于输出总线信号，其中包括载波信号和电力信号，载波信号由载波信号电路产生，电力信号由电力信号电路产生。

进一步地，电力转换模块包括：

直流转换电路，分别与所述电力线载波通讯数字处理模块和所述负载连接，用于将所述电力信号转换为所述第一直流信号，为负载提供电力；

交流转换电路，分别与所述低通滤波器和所述电力线载波通讯数字处理模块连接，用于将所述电力信号转换为所述第二直流信号，为电力线载波通讯数字处理模块供电及直流转换电路供电。

在上述实现过程中，电力转换模块包括直流转换电路和交流转换电路，直流转换电路用于为负载提供电力消耗，交流转换电路用于为电力线载波通讯数字处理模块及直流转换电路提供电力。

进一步地，直流转换电路包括控制开关，用于指示所述电力信号到所述第一直流信号的转换。

在上述实现过程中，直流转换电路包括一个控制开关，可以指示直流转换电路的开路或者断路，当开关指示为开时，电路工作，电力信号可以转换为第一直流信号，当开关指示为关时，电路不工作，电力信号无法转换为第一直流信号。

进一步地，直流转换电路还包括负载管理芯片，用于控制所述第一直流信号向所述负载的输出。

在上述实现过程中，负载管理芯片可以控制第一直流信号向负载的输出。

进一步地，直流转换电路通过电感和高频耦合变压器与负载连接。

在上述实现过程中，电感和高频耦合变压器用于保护负载，可以提高负载的使用寿命。

进一步地，交流转换电路包括信号开关，用于指示所述电力信号到所述第二直流信号的输出。

在上述实现过程中，当信号开关为开时，交流转换电路正常工作，交流转换电路可以将电力信号转换为第二直流信号，当信号开关为关时，交流转换电路无法正常工作。

进一步地，交流转换电路还包括电源管理芯片，用于控制所述电力信号到所述第二直流信号的输出。

在上述实现过程中，电源管理芯片可以控制第二直流信号向所述电力线载波通讯数字处理模块的输出。

进一步地，高通滤波器通过高频耦合变压器与所述电力线载波通讯数字处理模块连接。

在上述实现过程中，高频耦合变压器可以使高通滤波器的载波信号只能单向发送至电力线载波通讯数字处理模块。

进一步地，低通滤波器通过桥式整流器与所述交流转换电路连接。

在上述实现过程中，桥式整流器用于防止电力信号倒流回低通滤波器，保护电路不被烧坏。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电力线载波装置的结构组成示意图；

图2为本申请实施例提供的直流转换电路结构组成电路图；

图3为本申请实施例提供的交流转换电路结构组成电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

实施例一

本申请实施例提供的一种电力线载波装置，如图1所示，该装置包括：

总线模块1、高通滤波器2、电力线载波通讯数字处理模块3、低通滤波器4、电力转换模块5；

总线模块1用于输出总线信号，总线信号包括载波信号和电力信号；

高通滤波器2与总线模块1连接，用于接收总线信号，并将总线信号分离出载波信号，将载波信号发送到电力线载波通讯数字处理模块3；

电力线载波通讯数字处理模块3与高通滤波器2连接，用于接收发自高通滤波器2的载波信号，将载波信号转换为控制信号，将控制信号发送给电力转换模块5；

低通滤波器4与总线模块1连接，用于接收总线信号，并将总线信号分离出电力信号，将电力信号发送到电力转换模块5；

电力转换模块5分别与电力线载波通讯数字处理模块3、低通滤波器4和负载连接，用于接收电力线载波通讯数字处理模块3的控制信号，还用于接收低通滤波器4的电力信号，将电力信号分别转换成第一直流信号发送给负载，转换成第二直流信号发送给电力线载波通讯数字处理模块3。

进一步地，总线模块1包括：

载波信号电路，用于产生载波信号；

电力信号电路，用于产生电力信号。

以本实施例为例，总线模块用于输出总线信号，其中包括载波信号和电力信号，载波信号由载波信号电路产生，电力信号由电力信号电路产生。

进一步地，电力转换模块5包括：

直流转换电路，分别与电力线载波通讯数字处理模块3和负载连接，用于将电力信号转换为第一直流信号，并发送给负载；

交流转换电路，分别与低通滤波器4和电力线载波通讯数字处理模块3连接，用于将电力信号转换成第二直流信号，并发送给电力线载波通讯数字处理模块3。

以本实施例为例，电力转换模块5包括直流转换电路和交流转换电路，直流转换电路用于为负载提供电力消耗，交流转换电路用于为电力线载波通讯数字处理模块3提供电力。如图2所示，直流转换电路接收来自电力线载波通讯数字处理模块3的脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM信号)，实现对输出到负载的功率进行控制。

进一步地，直流转换电路包括控制开关和负载管理芯片。控制开关用于指示电力信号到第一直流信号的转换；负载管理芯片用于控制第一直流信号向负载的输出，并且直流转换电路还包括负载管理芯片，用于控制第一直流信号向负载的输出。

直流转换电路通过电感和高频耦合变压器与负载连接。

以本实施例为例，直流转换电路包括控制开关和负载管理芯片。控制开关可以指示直流转换电路的开路或者断路，当开关指示为开时，电路工作，电力信号可以转换为第一直流信号，当开关指示为关时，电路不工作，电力信号无法转换为第一直流信号。负载管理芯片可以控制第一直流信号向负载的输出。电感和高频耦合变压器用于保护电路，可以提高电路的使用寿命。电感为续流电感，高频耦合变压器为一种恒流装置。示例性地，如图2所示，直流转换电路包括负载管理芯片IC301、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal OxideSemiconductor，MOS管)Q1和电流采样电阻RS。负载管理芯片根据电力线载波通讯数字处理模块3发出的PWM信号驱动MOS管Q1，实现对负载的功率控制，并且通过电流采样电阻RS检测负载电流，并对输出电流实现闭环回馈控制。

MOS管Q1由负载管理芯片产生的驱动信号实现高速开关，从而实现对负载的功率驱动。

进一步地，交流转换电路包括信号开关和电源管理芯片，信号开关用于指示电力信号到第二直流信号的输出，电源管理芯片用于控制电力信号到第二直流信号的输出。

以本实施例为例，当信号开关为开时，交流转换电路正常工作，交流转换电路可以将电力信号转换为第二直流信号，当信号开关为关时，交流转换电路无法正常工作。电源管理芯片可以控制第二直流信号向电力线载波通讯数字处理模块的输出。示例性地，如图3所示，电源管理芯片IC100，其主要作用是：具有功率因数校正的作用；通过脉宽控制来调整输出电压电流；通过控制外置功率管来驱动高频变压器；过压过流保护功能。

交流转换电路主要包括：电源管理芯片、功率管、高频变压器、光耦和采样电阻。电源管理芯片通过脉宽控制来控制功率管，功率管驱动高频变压器的一次侧线圈的开关,高频变压器通过能量转换输出到高频变压器的二次侧，二次侧通过采样电阻驱动光耦反馈到电源管理芯片，电源管理芯片根据该反馈信号控制功率管开关，调整输出电压电流，从而形成一个闭环回馈，使输出电压稳定。

进一步地，高通滤波器2通过高频耦合变压器与电力线载波通讯数字处理模块3连接。

以本实施例为例，高频耦合变压器可以使高通滤波器2的载波信号在高通滤波器2和电力线载波通讯数字处理模块3之间进行双向传输。

进一步地，低通滤波4器通过桥式整流器与交流转换电路连接。

以本实施例为例，桥式整流器用于防止电力信号倒流回低通滤波器4，保护电路不被烧坏。

以本实施例为例，总线信号从总线模块1发出，经过高通滤波器2的滤波作用，将总线信号中的载波信号分离出来，发送至电力线载波通讯数字处理模块3，电力线载波通讯数字处理模块3在接收到高通滤波器2的载波信号后，将载波信号转换为控制信号，发送至电力转换模块5的直流转换电路。

总线信号从总线模块1发出，经过低通滤波器4的滤波作用，将总线信号中的电力信号分离出来，发送至电力转换模块5的交流电路，电力信号经过交流电路的转换形成第一直流信号和第二直流信号，第一直流信号提供给负载，第二直流信号输出到电力线载波通讯数字处理模块3，给电力线载波通讯数字处理模块3提供电力。

低通滤波器4对载波信号具有较强的阻挡作用，从而避免电力线上的载波信号分流到电力转换模块5被作为负载电力消耗，因设备负载过大而被衰减。即使整个电路中的负载经常产生变化，也可以避免对信号产生干扰，从而提高通讯效率，降低成本。

上述实施例中的选项适用于电力线载波装置，这里不再详述。

本申请实施例的其余内容可参照上述实施例的内容，不再进行赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电力线载波装置，其特征在于，所述装置包括：

总线模块、高通滤波器、电力线载波通讯数字处理模块、低通滤波器、电力转换模块；

所述总线模块用于输出总线信号，所述总线信号包括载波信号和电力信号；

所述高通滤波器与所述总线模块连接，用于接收所述总线信号，并将所述总线信号分离出所述载波信号，将所述载波信号发送到所述电力线载波通讯数字处理模块；

所述电力线载波通讯数字处理模块与所述高通滤波器连接，用于接收发自所述高通滤波器的载波信号，将所述载波信号转换为控制信号，将所述控制信号发送给所述电力转换模块；

所述低通滤波器与所述总线模块连接，用于接收所述总线信号，并将所述总线信号分离出所述电力信号，将所述电力信号发送到所述电力转换模块；

所述电力转换模块分别与所述电力线载波通讯数字处理模块、所述低通滤波器和负载连接，用于接收所述电力线载波通讯数字处理模块的控制信号，还用于接收所述低通滤波器的电力信号，将所述电力信号转换成第一直流信号发送给负载，将所述电力信号转换成第二直流信号发送给所述电力线载波通讯数字处理模块。

2.根据权利要求1所述的电力线载波装置，其特征在于，所述总线模块包括载波信号电路和电力信号电路，所述载波信号电路用于产生载波信号，所述电力信号电路用于产生电力信号。

3.根据权利要求1所述的电力线载波装置，其特征在于，所述电力转换模块包括直流转换电路和交流转换电路，所述直流转换电路分别与所述电力线载波通讯数字处理模块和所述负载连接，所述交流转换电路分别与所述低通滤波器和所述电力线载波通讯数字处理模块连接。

4.根据权利要求3所述的电力线载波装置，其特征在于，直流转换电路包括控制开关，用于指示所述电力信号到所述第一直流信号的转换。

5.根据权利要求3或4所述的电力线载波装置，其特征在于，所述直流转换电路还包括负载管理芯片，用于控制所述第一直流信号向所述负载的输出。

6.根据权利要求3所述的电力线载波装置，其特征在于，所述直流转换电路通过电感和高频耦合变压器与所述负载连接。

7.根据权利要求3所述的电力线载波装置，其特征在于，所述交流转换电路包括信号开关，用于指示所述电力信号到所述第二直流信号的输出。

8.根据权利要求3或7所述的电力线载波装置，其特征在于，所述交流转换电路还包括电源管理芯片，用于控制所述电力信号到所述第二直流信号的输出。

9.根据权利要求1所述的电力线载波装置，其特征在于，所述高通滤波器通过高频耦合变压器与所述电力线载波通讯数字处理模块连接。

10.根据权利要求1所述的电力线载波装置，其特征在于，所述低通滤波器通过桥式整流器与所述交流转换电路连接。

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